血糖波動對糖尿病大鼠脛骨種植體骨結合的影響及機制研究

吳世卿 溫志欣 陳國棟

血糖波動對糖尿病大鼠脛骨種植體骨結合的影響及機制研究

吳世卿 溫志欣 陳國棟

目的探討血糖波動對糖尿病大鼠脛骨種植體骨結合率的影響及其作用機制。方法選取48只雄性大鼠作為研究對象，將其隨機分為正常對照組、血糖波動組以及持續高血糖組。對三組大鼠進行糖耐量試驗，并對三組大鼠脛骨種植體骨結合率以及種植體周圍骨組織TGF-β1表達水平進行對比分析。結果血糖波動組以及持續高血糖組耐量試驗均出現了異常。且血糖波動組大鼠各時間點血糖水平均明顯高于持續高血糖組大鼠，差異顯著具有統計學意義(P＜0.05)。術后4 w，血糖波動組以及持續高血糖組大鼠脛骨種植體骨結合率均明顯低于正常對照組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。術后8 w及12 w血糖波動組大鼠脛骨種植體骨結合率明顯低于持續高血糖組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。術后12 w正常對照組TGF-β1表達水平明顯高于血糖波動組以及持續高血糖組，而持續高血糖組TGF-β1表達水平高于血糖波動組，差異均具有統計學意義(P＜0.05)。結論血糖波動對種植體骨結合率有抑制作用，且該作用對種植體周圍骨結合的影響大于持續性高血糖。

糖尿病;種植體;骨結合;血糖;轉化生長因子β1

【Author's address】 The First People's Hospital of Shunde，Shunde，528300，China

隨著人們生活水平的提高，我國糖尿病發病率日具年輕化趨勢，糖尿病和糖尿病前期患病率分別為9.7%和15.5%［1］。糖尿病是一種高血糖癥引起的代謝紊亂性疾病，包括骨代謝、鈣代謝的紊亂，引起繼發性骨量減少及骨質疏松等糖尿病性骨病，在口腔臨床中主要表現為牙槽骨的喪失及頜骨的骨質疏松，繼而影響種植體骨結合。因此，如何提高糖尿病患者的種植牙成功率已成為目前研究的熱點。血糖波動是糖尿病代謝紊亂的重要表現形式，已被國際糖尿病聯盟證實相對于持續高血糖來說對糖尿病患者的危害更大［2］，但是其對種植體骨結合是否也有相同的影響尚未明確。本研究設想從血糖波動入手，探討血糖波動對糖尿病大鼠脛骨種植體周骨結合的影響及其作用機制。

1 材料與方法

1.1 一般材料

在本次研究中所涉及的藥物以及試劑主要包括枸櫞酸鈉、檸檬酸(康普匯維科技有限公司)、鏈脲佐菌素(艾研生物科技有限公司)、戊巴比妥鈉(普博斯生物科技有限公司)。在研究中所使用的高脂高糖飼料由江蘇省協同醫藥生物工程有限公司生產，主要成分包括豬油10%、蛋黃粉3%、蔗糖20%、膽鹽1%、膽固醇2.5%以及63.5%的基礎飼料。

1.2 建立動物模型及分組

選取48只8周齡清潔級雄性SD大鼠，將其安置于濕度和溫度適宜的環境中飼養。對所有SD大鼠使用普通級飼料適應性喂養1周，隨后從中隨機選取16只作為正常對照組，對該組SD大鼠繼續喂養普通級飼料。對剩余的32只大鼠使用高脂高糖飼料持續喂養4周后，經腹腔注射鏈脲佐菌素建造2型糖尿病大鼠模型［3］。將這32只大鼠隨機分為血糖波動組和持續高血糖組，每組各16只。其中血糖波動組加強飲食控制，每天禁食半日后自由攝食高脂高糖飼料，引發大幅度血糖波動。持續高血糖組自由攝食高脂高糖飼料。對血糖波動組和持續高血糖組大鼠持續監測血糖變化情況，避免由于血糖波動過大、血糖過高而到大鼠死亡。

1.3 種植體表面處理與植入

將所有大鼠采用戊巴比妥鈉進行全麻處理。在大鼠的右側脛骨骺端分別植入一枚經微弧氧化處理的純鈦種植體，將切口縫合。以上各步驟嚴格執行無菌操作，術后注射抗生素預防感染。

1.4 觀察方法及指標

①糖耐量實驗:在術后4周時，從各組研究對象中各選取4只大鼠，空腹16 h后測其空腹血糖。隨后分別靜脈注射40%的葡萄糖溶液(2 g/kg)，注射后1 h以及2 h時測量血糖值。②組織形態學觀察:在種植體植入后第4周以及第8周分別在各組中隨機選取4只SD大鼠處死，將處死大鼠的右側脛骨分離，獲取帶有種植體的骨組織標本。將標本置于10%甲醛溶液中1周。采用梯度濃度乙醇溶液進行脫水處理，使用聚甲基丙烯酸甲酯包埋。經切片、染色后，使用熒光顯微鏡對切片進行圖像采集，觀察各組種植體接觸率(Percentage of Bone-Implant Contact，BIC)，即圖像中骨與種植體表面直接接觸的長度與種植體切面周長比值的百分率。③種植體周圍骨組織TGF-β1的表達水平檢測:在種植體植入后第12周，從各組隨機選取8只SD大鼠處死，其中4只用于繼續觀察種植體接觸率情況，另外4只用免疫組織SP檢測法檢測轉化生長因子TGF-B1的表達水平，用BI-2000醫學圖像分析系統對免疫組化結果進行灰度值分析。

1.5 統計學方法

2 結果

2.1 3組大鼠糖耐量試驗血糖值比較

血糖波動組以及持續高血糖組糖空腹血糖及餐后1 h、餐后2 h的血糖值均明顯高于對照組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。而血糖波動組空腹血糖及餐后1 h、餐后2 h的血糖值均明顯高于持續高血糖組，差異具有統計學意義(P＜0.05)。具體見表1。

表1 3組大鼠糖耐量試驗血糖值比較 (mmol/L)

2.2 3組大鼠脛骨種植體植入術后種植體骨結合效果

術后4周，血糖波動組以及持續高血糖組種植體周圍新骨形成明顯少于正常對照組，差異顯著具有統計學意義(P＜0.05)。而血糖波動組和持續高血糖組脛骨種植體骨結合效果差異不大，不具有統計學意義(P＞0.05)。術后8周血糖波動組仍未見明顯新骨形成，持續高血糖組種植體周圍新骨形成明顯增多;術后12周，正常對照組及持續高血糖組種植體周圍新骨形成進一步增多，而血糖波動組與8周時變化不大，差異顯著具有統計學意義(P＜0.05)，具體見圖1。

圖1 3組大鼠術后脛骨種植體骨結合效果

2.3 3組種植體周圍骨組織TGF-β1表達水平比較

術后12周正常對照組TGF-β1表達水平明顯高于血糖波動組以及持續高血糖組，而持續高血糖組TGF-β1表達水平高于血糖波動組，差異顯著均具有統計學意義(P＜0.05)。具體見表3。

表3 各組TGF-β1表達水平比較

3 討論

隨著醫學水平的逐漸提高，口腔種植技術已經逐漸成為了牙列缺損或缺失修復的重要手段。糖尿病是口腔種植的相對禁忌癥之一，其中血糖波動是糖尿病的另一個表現形式。較多研究表明血糖波動與糖尿病并發癥密切相關［4］，血糖波動會促進胰島細胞凋亡［5］，而胰島素能夠直接刺激成骨細胞形成。那么，血糖波動是否是導致口腔種植體失敗的直接原因呢?O Erdoga［6］在13名血糖控制良好的糖尿病患者及7名無系統性疾病患者中植入種植體，分別在植入術后1個月、4個月檢查種植體穩定性，并在植入后4個月、7個月檢測GCF及PICF表達水平，發現2組無差異。Amri［7］追蹤植入種植體的血糖控制良好的2型糖尿病患者2年，其臨床及影像學檢測與植入初期無明顯變化，與對照組亦無差異。大部分學者［8，9］也認為血糖控制良好的糖尿病患者采用牙種植技術是可行的。本研究中正常對照組術后4周脛骨種植體骨結合率明顯高于持續高血糖組及血糖波動組，而血糖波動組和持續高血糖組脛骨種植體骨結合效果差異不大，這說明了持續性高血糖對種植體植入初期的骨結合有干擾作用，這可能與胰島素抵抗延緩種植體周圍骨改建有關;在術后8周、12周，在血糖控制良好的持續高血糖組大鼠脛骨種植體周圍骨組織中仍可得到良好的骨結合，而血糖波動組大鼠脛骨種植體周圍卻未見明顯骨生長。提示了血糖波動對種植體骨結合有抑制作用，且該作用對種植體周圍骨結合的影響大于持續性高血糖。這提示我們血糖波動在抑制種植體骨結合中起著更為重要的作用，在血糖控制良好的糖尿病患者中完全可以接受牙種植。

種植體骨結合的生理過程分為種植體植入新骨形成初期、骨-種植體界面改建期和種植體周圍新骨成熟期。轉化生長因子(transformng growth factor-B1，TGF-β1)對骨組織的形成和改建有重要的生理意義［10］。研究表明，在種植體周圍加入外源性TGF-β1，可加快骨結合速度［11］。本研究中也檢測到術后12周的正常對照組TGF-β1表達水平及BIC明顯高于血糖波動組以及持續高血糖組，且TGF-B1的表達水平越高，BIC越高;而在持續高血糖組與血糖波動組中，持續高血糖組TGF-β1表達水平及BIC也高于血糖波動組。這提示了糖尿病抑制種植體周骨結合的機制可能與TGF-B1傳導通路異常有關，而當糖尿病血糖波動時這種影響可能更為密切。至于血糖波動與TGF-B1的相關程度有望更進一步的研究。這將為臨床上糖尿病患者牙種植技術中如何控制血糖以及改善種植體骨結合提供臨床決策性的依據。

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Discussion of the Effect and Mechanism on Blood Glucose Fluctuations Diabetic Rats Tibial Implant Bone

WU Shiqing，WEN Zhixin，CHEN Guodong

ObjectiveTo discuss the effect and mechanism of blood glucose fluctuation on osseointegration around implant in type2 diabetic rats.MethodsForty-eight male Sprague Dawley rats had been divided into normal control group three groups randomly.One of them was normal control group，the anther one of them was consistent high blood glucose group，and another group was glucose fluctuation.Glucose tolerance test and the bone-implant contact of the rat tibia bone implant were carried out on the three groups of rats.The TGF-beta1 expression level also be analyzed.ResultsGlucose tolerance test of the consistent high blood glucose group and the were exception.And that glucose level of the glucose fluctuation group at every point in time was significantly higher than that of the consistent high blood glucose group(P＜0.05).A titanium implant treated by micro-arcoxidation surface was planted into the right tibia bone of every rat.Killed the rats and harvested the tibia containing implants respectively at4，8 and12 weeks，and analyzed the osseointegration by the undecalcified tissue slices.At4 weeks，the percentage of bone-implant contact(BIC)in both experimental groups was less than in normal control group(P＜0.05).At8 weeks，the BIC in glucose fluctuation group was less than in consistent high blood glucose group(P＜0.05).At12 weeks，the TGF-beta1 expression level in normal control group was more than that in both experimental groups，and the TGF-beta1 expression level in consistent high blood glucose group was more than that in glucose fluctuation group.ConclusionBlood glucose fluctuation could restrain the osseointegration around implant in type2 diabetic rats，and the effect may be obvious than consistent high blood glucose.

Diabetes;Implant;Osseointegration;Glucose;TGF-β1

R-332

:Adoi:10.3969/j.issn.1671-332X.2016.08.007

佛山市衛生局醫學科研基金(編號:2015234);佛山市科技計劃項目(編號:2015AB002063)

吳世卿 溫志欣 陳國棟:佛山市順德區第一人民醫院 廣東佛山528300